Для решения окислительно-восстановительной реакции (ОВР) необходимо выполнить несколько шагов:
- Определение степеней окисления всех атомов в реагентах и продуктах.
Начнем с определения степеней окисления для каждого элемента:
- ( H_2S ): Водород ((H)) имеет степень окисления (+1), тогда сера ((S)) имеет степень окисления (-2).
- ( HNO_3 ): Водород ((H)) имеет степень окисления (+1), кислород ((O)) (-2), тогда азот ((N)) имеет степень окисления (+5).
- ( H_2SO_4 ): Водород ((H)) имеет степень окисления (+1), кислород ((O)) (-2), сера ((S)) имеет степень окисления (+6).
- ( NO_2 ): Кислород ((O)) (-2), тогда азот ((N)) имеет степень окисления (+4).
- ( H_2O ): Водород ((H)) (+1), кислород ((O)) (-2).
- Выявление процессов окисления и восстановления.
- Сера ((S)) в (H_2S) изменяет свою степень окисления с (-2) до (+6) в (H_2SO_4). Это окисление.
- Азот ((N)) в (HNO_3) изменяет свою степень окисления с (+5) до (+4) в (NO_2). Это восстановление.
- Составление полуреакций окисления и восстановления.
Окисление:
[ H_2S \rightarrow H_2SO_4 ]
[ S^{2-} \rightarrow S^{6+} ]
Восстановление:
[ HNO_3 \rightarrow NO_2 ]
[ N^{5+} \rightarrow N^{4+} ]
- Уравнивание числа электронов в полуреакциях.
Окисление (сер):
[ H_2S \rightarrow H_2SO_4 ]
[ S^{2-} \rightarrow S^{6+} ]
[ S^{2-} \rightarrow S^{6+} + 8e^- ]
Восстановление (азот):
[ HNO_3 \rightarrow NO_2 ]
[ N^{5+} + e^- \rightarrow N^{4+} ]
Чтобы уравнять число электронов, умножим полуреакцию восстановления на 8:
[ 8 \cdot (N^{5+} + e^- \rightarrow N^{4+}) ]
[ 8N^{5+} + 8e^- \rightarrow 8N^{4+} ]
- Суммирование полуреакций и уравнивание атомов.
Суммируем:
[ H_2S + 8HNO_3 \rightarrow H_2SO_4 + 8NO_2 ]
Теперь уравняем остальные атомы:
- Водородов на левой стороне 2, на правой 2 в (H_2SO_4) + 0 в (NO_2) + 1 в воде (H_2O), т.е. необходимо добавить 6 молекул воды для уравнивания:
[ H_2S + 8HNO_3 \rightarrow H_2SO_4 + 8NO_2 + 4H_2O ]
Теперь проверим баланс:
- Атомы водорода: 2 (в (H_2S)) + 8 (в (HNO_3)) = 10, а на правой стороне 2 (в (H_2SO_4)) + 8 (в (H_2O)) = 10.
- Атомы серы: 1 на левой и 1 на правой.
- Атомы азота: 8 на левой и 8 на правой.
- Атомы кислорода: 8 (в (HNO_3)) + 4 (в (H_2SO_4)) + 8 (в (NO_2)) + 4 (в (H_2O)) = 20 на обеих сторонах.
Итак, уравнение реакции:
[ H_2S + 8HNO_3 \rightarrow H_2SO_4 + 8NO_2 + 4H_2O ]
Теперь реакция уравнена.